JP2000022421A - チップアンテナ及びそれを搭載した無線機器 - Google Patents

チップアンテナ及びそれを搭載した無線機器

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JP2000022421A JP10188809A JP18880998A JP2000022421A JP 2000022421 A JP2000022421 A JP 2000022421A JP 10188809 A JP10188809 A JP 10188809A JP 18880998 A JP18880998 A JP 18880998A JP 2000022421 A JP2000022421 A JP 2000022421A
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chip antenna
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Kunihiro Watanabe
邦広 渡辺
Teruhisa Tsuru
輝久 鶴
Seiji Kaminami
誠治 神波
Takeshi Suesada
剛 末定
Yujiro Dakeya
雄治郎 嵩谷
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 帯域幅が広く、かつ小型のチップアンテナ及
びそれを搭載する無線機器を提供する。 【解決手段】 チップアンテナ１０は、実装面１１１を
有する直方体状の基体１１を備え、その表面には、給電
用端子１２及び接地用端子１３が設けられる。また、基
体１１の内部には、基体１１の実装面１１１に対して平
行、すなわち基体１１の長手方向に螺旋状に巻回され、
実効長が１７．６ｍｍの第１の導体１４と、実効長が３
１．７ｍｍの第２の導体１５とが近接して形成される。
この際、第１の導体１４の一端は給電用端子１２に接続
され、他端は基体１１の内部で自由端１６を形成する。
また、第２の導体１５の一端は接地用端子１３に接続さ
れ、他端は基体１１の内部で自由端１６を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、チップアンテナ及
びそれを搭載した無線機器に関し、特に、広い帯域幅を
備える小型のチップアンテナ及びそれを搭載した無線機
器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、携帯電話端末機、ページャな
どの無線機器にはモノポールアンテナに代表される線状
アンテナが用いられている。そして、無線機器の小型化
にともない、アンテナの小型化が要求されている。しか
しながら、モノポールアンテナにおいては、放射導体の
長さがλ／４（λ：共振周波数の波長）、例えば、共振
周波数が１．９ＧＨｚのアンテナの場合には約４ｃｍと
なるため、アンテナそのものが大型化してしまい、小型
化という要求に対応できないという問題があった。
【０００３】この問題点を解決するために、本出願人
は、特開平８−３１６７２５号で、図１２に示すような
チップアンテナを提案している。チップアンテナ５０
は、酸化バリウム、酸化アルミニウム、シリカを主成分
とする誘電体セラミックスからなる直方体状の基体５１
を備え、基体５１の内部には螺旋状に巻回される導体５
２が形成され、基体５１の表面には導体５２に電圧を印
加するための給電用端子５３が形成される。そして、導
体５２の一端は基体５１の表面に引き出され、給電用端
子５３に接続される。また、導体５２の他端は基体５１
の内部で自由端５４を形成する。
【０００４】以上のような構成において、チップアンテ
ナ５０は、導体５２を螺旋状に巻回することにより小型
化を実現している。
【０００５】一般に、チップアンテナにおいて、共振周
波数ｆ及び帯域幅ＢＷは、次式のようになる。 ｆ＝１／(２π・（Ｌ・Ｃ）1/2) （１） ＢＷ＝ｋ・（Ｃ・Ｌ）1/2 （２） ここで、Ｌは導体のインダクタンス、Ｃは導体とグラン
ドとの間に発生する容量、ｋは定数である。
【０００６】図１３は、チップアンテナ５０（図１２）
の反射損失の周波数特性である。この図から、ＶＳＷＲ
（電圧定在波比）２以上が得られるチップアンテナ５０
の帯域幅は、１．９５ＧＨｚの中心周波数に対して、約
２２５ＭＨｚであることが解る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
のチップアンテナにおいては、小型化を実現するために
導体を螺旋状に巻回しているため、導体のインダクタン
スＬが大きくなる。その結果、（２）式から明らかなよ
うに、導体のインダクタンスＬが大きくなるにともない
帯域幅ＢＷが狭くなるという問題があった。
【０００８】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、帯域幅が広く、かつ小型のチ
ップアンテナ及びそれを搭載する無線機器を提供するこ
とを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述する問題点を解決す
るため本発明のチップアンテナは、セラミックスからな
る基体と、該基体の内部及び表面の少なくとも一方に、
互いに近接して形成された少なくとも２つの導体と、前
記基体の表面に設けられ、前記導体に電圧を印加するた
めの給電用端子と、前記基体の表面に設けられ接地用端
子とを備え、前記導体の１つが、一端が前記給電用端子
に接続される第１の導体となり、前記導体の残りが、一
端が前記接地用端子に接続される第２の導体となること
を特徴とする。
【００１０】また、前記第１及び第２の導体の少なくと
も１つの他端が自由端子に接続され、該自由端子が表面
に設けられることを特徴とする。
【００１１】また、前記第１及び第２の導体が互いに平
行をなすように形成されることを特徴とする。
【００１２】また、前記第１及び第２の導体が、略螺旋
状に巻回されることを特徴とする。
【００１３】また、前記第１及び第２の導体が、略ミア
ンダ状に形成されることを特徴とする。
【００１４】本発明の無線機器は、上述のチップアンテ
ナを搭載したことを特徴とする。
【００１５】本発明のチップアンテナによれば、基体の
内部及び表面の少なくとも一方に、一端が給電用端子に
接続された第１の導体と一端が接地用端子に接続された
第２の導体とを近接して形成するため、第１の導体から
漏れ電流が発生し、その漏れ電流が第２の導体に流れ
る。
【００１６】本発明の無線機器によれば、小型で広帯域
のップアンテナを搭載するため、無線機器の小型化及び
広帯域化を実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。図１及び図２は、本発明に係るチップ
アンテナの第１の実施例の透視斜視図及び分解斜視図で
ある。チップアンテナ１０は、実装面１１１を有する直
方体状の基体１１を備え、その表面には、給電用端子１
２及び接地用端子１３が設けられる。
【００１８】また、基体１１の内部には、その巻回軸
が、基体１１の実装面１１１に対して平行、すなわち基
体１１の長手方向に螺旋状に巻回され、実効長が１７．
６ｍｍの第１の導体１４と、実効長が３１．７ｍｍの第
２の導体１５とが互いに近接して形成される。
【００１９】この際、第１の導体１４の一端は給電用端
子１２に接続され、他端は基体１１の内部で自由端１６
を形成する。
【００２０】また、第２の導体１５の一端は接地用端子
１３に接続され、他端は基体１１の内部で自由端１６を
形成する。
【００２１】基体１１は、酸化バリウム、酸化アルミニ
ウム、シリカを主成分とする誘電体セラミックスからな
る矩形状のシート層１ａ〜１ｃを積層してなる。
【００２２】このうち、シート層１ａ，１ｂの表面に
は、印刷、蒸着、貼り合わせ、あるいはメッキによっ
て、銅あるいは銅合金よりなり、略Ｌ字状あるいは略直
線状をなす導電パターン４ａ〜４ｆ，５ａ〜５ｆが設け
られる。
【００２３】また、シート層１ｂの所定の位置（導電パ
ターン４ｄ，４ｅ，５ｄ，５ｅの両端及び導電パターン
４ｆ，５ｆの一端）には、厚み方向にビアホール１７が
設けられる。
【００２４】そして、シート層１ａ〜１ｃを積層し、導
電パターン４ａ〜４ｆ，５ａ〜５ｆをビアホール１７で
接続した後、焼結することにより、基体１１の内部で、
基体１１の長手方向に、螺旋状に巻回される第１の導体
１４と第２の導体１５とが形成される。
【００２５】この際、第１の導体１４の一端（導電パタ
ーン４ａの一端）は、基体１１の端面に引き出され、第
１の導体１４に電圧を印加するために基体１１の表面に
設けられた給電用端子１２に接続される。また、第１の
導体１４の他端（導電パターン４ｆの他端）は、基体１
１の内部で自由端１６を形成する。
【００２６】また、第２の導体１５の一端（導電パター
ン５ａの一端）は、基体１１の端面に引き出され、チッ
プアンテナ１０が実装される実装基板上のグランド（図
示せず）に接続するために基体１１の表面に設けられた
接地用端子１３に接続される。また、第２の導体１５の
他端（導電パターン５ｆの他端）は、基体１１の内部で
自由端１６を形成する。
【００２７】図３は、チップアンテナ１０（図１）の反
射損失の周波数特性である。この図から、ＶＳＷＲ２以
上が得られるチップアンテナ１０の帯域幅は、２．１０
ＧＨｚの中心周波数に対して、約５３５ＭＨｚであり、
従来のチップアンテナ５０の約２２５ＭＨｚ（図１３）
に比べ約２．４倍の広帯域が達成できていることがわか
る。
【００２８】図４は、図１のチップアンテナ１０の変形
例の透視斜視図である。チップアンテナ１０ａは、直方
体状の基体１１ａと、基体１１ａの表面に設けられる給
電用端子１２ａ及び接地用端子１３ａと、基体１１ａの
内部に形成されるミアンダ状の第１及び第２の導体１４
ａ，１５ａとを備える。
【００２９】この際、第１の導体１４ａの一端は、基体
１１ａの表面に引き出され、給電用端子１２ａに接続さ
れ、他端は基体１１ａの内部で自由端１６ａを形成す
る。また、第２の導体１５ａの一端は、基体１１ａの表
面に引き出され、接地用端子１３ａに接続され、他端は
基体１１ａの内部で自由端１６ａを形成する。
【００３０】上述の第１の実施例のチップアンテナによ
れば、基体の内部に、一端が給電用端子に接続された第
１の導体と一端が接地用端子に接続された第２の導体と
を互いに近接して形成するため、第１の導体から漏れ電
流が発生し、その漏れ電流が第２の導体に流れる。
【００３１】したがって、その漏れ電流により、第１の
導体と第２の導体とが、同時に共振するため、第１の導
体に給電するだけで、チップアンテナが複数の共振周波
数を有することとなり、チップアンテナの小型化、広帯
域化及び低消費電力化が可能となる。
【００３２】また、図１の実施例では、第１及び第２の
導体を螺旋状に形成するため、第１導体の巻回する間
隔、及び第２導体の巻回する間隔を調整することにより
第１及び第２の導体のインダクタンス値を容易に調整す
ることができる。したがって、式（１）及び式（２）か
ら明らかなように、共振周波数ｆ及び帯域幅ＢＷを容易
に調整することが可能となる。
【００３３】さらに、図４の変形例では、第１及び第２
の導体をミアンダ状に形成するため、基体の低背化が可
能となり、それにともないチップアンテナの低背化も可
能となる。
【００３４】図５は、本発明に係るチップアンテナの第
２の実施例の透視斜視図及び分解斜視図である。チップ
アンテナ２０は、実装面１１１を有する直方体状の基体
１１を備え、その表面には、給電用端子１２、接地用端
子１３及び自由端子２１が設けられる。
【００３５】また、基体１１の内部には、基体１１の長
手方向に螺旋状に巻回された第１及び第２の導体１４，
１５が互いに近接して形成される。
【００３６】この際、第１の導体１４の一端は、基体１
１の表面に引き出され、給電用端子１２に接続され、他
端は基体１１の内部で自由端１６を形成する。また、第
２の導体１５の一端及び他端は、基体１１の表面に引き
出され、接地用端子１３及び自由端子２１にそれぞれ接
続される。
【００３７】すなわち、チップアンテナ２０は、第１の
実施例のチップアンテナ１０（図１）と比較して、第２
の導体１３の他端が基体１１の表面に設けられた自由端
子２１に接続される点で異なる。
【００３８】図６は、図５のチップアンテナ２０の変形
例の透視斜視図である。チップアンテナ２０ａは、直方
体状の基体１１ａと、基体１１ａの表面に設けられる給
電用端子１２ａ、接地用端子１３ａ及び自由端子２１ａ
と、基体１１ａの内部に形成されるミアンダ状の第１及
び第２の導体１４ａ，１５ａとを備える。
【００３９】この際、第１の導体１４ａの一端は、基体
１１ａの表面に引き出され、給電用端子１２ａに接続さ
れ、他端は基体１１ａの内部で自由端１６ａを形成す
る。また、第２の導体１５ａの一端及び他端は、基体１
１ａの表面に引き出され、接地用端子１３ａ及び自由端
子２１ａにそれぞれ接続される。
【００４０】上述の第２の実施例のチップアンテナによ
れば、第２の導体の他端が接続される自由端子が基体の
表面に設けられるため、チップアンテナの第２の導体と
チップアンテナが搭載される無線機器のグランドとの間
に発生する容量を大きくすることができる。
【００４１】したがって、式（１）及び式（２）から明
らかなように、共振周波数ｆの低周波化及び帯域幅ＢＷ
の広帯域化が可能となる。
【００４２】図７は、本発明に係るチップアンテナの第
３の実施例の透視斜視図及び分解斜視図である。チップ
アンテナ３０は、直方体状の基体１１と、基体１１の表
面に設けられる給電用端子１２及び接地用端子１３と、
基体１１の内部に形成される螺旋状の第１及び第２の導
体１４，１５とを備える。
【００４３】この際、第１の導体１４の実効長は６４．
９ｍｍであり、一端は基体１１の表面に引き出され、給
電用端子１２に接続され、他端は基体１１の内部で自由
端１６を形成する。また、第２の導体１５の実効長は８
２．６ｍｍであり、一端は基体１１の表面に引き出さ
れ、接地用端子１３に接続され、他端は基体１１の内部
で自由端１６を形成する。
【００４４】すなわち、チップアンテナ３０は、第１の
実施例のチップアンテナ１０（図１）と比較して、第１
の導体１４と第２の導体１５とが互いに平行をなすよう
に形成される点で異なる。
【００４５】図８は、チップアンテナ３０（図７）の反
射損失の周波数特性である。この図から、ＶＳＷＲ２以
上が得られるチップアンテナ３０の帯域幅は、１．７９
ＧＨｚの中心周波数に対して、約３２６ＭＨｚであり、
従来のチップアンテナ５０の約２２５ＭＨｚ（図１３）
に比べ約１．４倍の広帯域が達成できていることがわか
る。
【００４６】図９は、図７のチップアンテナ３０の変形
例の透視斜視図である。チップアンテナ３０ａは、直方
体状の基体１１ａと、基体１１ａの表面に設けられる給
電用端子１２ａ及び接地用端子１３ａと、基体１１ａの
内部に形成されるミアンダ状の第１及び第２の導体１４
ａ，１５ａとを備える。
【００４７】この際、第１の導体１４ａの実効長は２
７．４ｍｍであり、一端は基体１１ａの表面に引き出さ
れ、給電用端子１２ａに接続され、他端は基体１１ａの
内部で自由端１６ａを形成する。また、第２の導体１５
ａの実効長は３２．９ｍｍであり、一端は基体１１ａの
表面に引き出され、接地用端子１３ａに接続され、他端
は基体１１ａの内部で自由端１６ａを形成する。
【００４８】図１０は、チップアンテナ３０ａ（図９）
の反射損失の周波数特性である。この図から、ＶＳＷＲ
２以上が得られるチップアンテナ３０ａの帯域幅は、
２．０１ＧＨｚの中心周波数に対して、約４６４ＭＨｚ
であり、従来のチップアンテナ５０の約２２５ＭＨｚ
（図１３）に比べ約２．１倍の広帯域が達成できている
ことがわかる。
【００４９】上述の第３の実施例のチップアンテナによ
れば、第１及び第２の導体が互いに平行をなすように形
成されるため、第１及び第２の導体を大きく形成するこ
とができ、それにともない、第１及び第２の導体の線路
長を長くすることができる。
【００５０】したがって、第１及び第２の導体のインダ
クタンス値を大きくすることができるため、式（１）及
び式（２）から明らかなように、共振周波数ｆの低周波
化及び帯域幅ＢＷの広帯域化が可能となる。
【００５１】図１１は、図１、図４、図５〜図７、図９
に示すチップアンテナ１０，１０ａ，２０，２０ａ，３
０，３０ａを搭載した無線機器である。無線機器、例え
ば、携帯電話端末機４０は、グランドパターン４１を備
えた一方主面上にチップアンテナ１０を実装した回路基
板４２を筐体４３の内部に配置したものであり、チップ
アンテナ１０より電波を送受信している。そして、チッ
プアンテナ１０は、回路基板４１の一方主面上に配置さ
れた携帯電話端末機４０のＲＦ部４４と回路基板４１上
の伝送線路（図示せず）などにて電気的に接続される。
【００５２】上述の無線機器である携帯電話端末機によ
れば、小型で広帯域のチップアンテナを搭載するため、
無線機器の小型化及び広帯域化を実現することができ
る。
【００５３】また、利得の向上したチップアンテナを搭
載するため、無線機器の利得の向上が実現することがで
きる。
【００５４】なお、上述の第１〜第３の実施例では、基
体が、酸化バリウム、酸化アルミニウム、シリカを主成
分とする誘電体セラミックスにより構成される場合につ
いて説明したが、基体としてはこの誘電体セラミックス
に限定されるものではなく、酸化チタン、酸化ネオジウ
ムを主成分とする誘電体セラミックス、酸化ニッケル、
酸化コバルト、酸化鉄を主成分とする磁性体セラミック
ス、あるいは誘電体セラミックスと磁性体セラミックス
の組み合わせでもよい。
【００５５】また、導体が基体の内部に形成される場合
について説明したが、導体の一部あるいは全てが基体の
表面に形成されても同様の効果が得られる。
【００５６】さらに、第１及び第２の導体が、基体の実
装面に対して平行、すなわち基体の長手方向に螺旋状あ
るいはミアンダ状に形成される場合について説明した
が、基体の実装面に対して垂直、すなわち基体の高さ方
向に螺旋状あるいはミアンダ状に形成されても同様の効
果が得られるまた、第１の導体を１本、第２の導体を１
本設ける場合について説明したが、第２の導体を２本以
上設けてもよい。この場合には、第２の導体を増やすに
ともない、チップアンテナの入力インピーダンスをより
精度良く微調整することができる。したがって、チップ
アンテナを搭載する無線機器の高周波部の特性インピー
ダンスにより精度良く合わせることが可能となる。
【００５７】さらに、上述の第２の実施例では、第２の
導体の他端が自由端子に接続される場合について説明し
たが、第１の導体の他端、あるいは第１及び第２の導体
の他端を基体の端面に引き出し、基体の表面に設けられ
た自由端子に接続してもよい。第１及び第２の導体の他
端の両方を自由端子に接続する場合には、第１及び第２
の導体が短絡しないように別々の自由端子に接続する。
【００５８】
【発明の効果】請求項１のチップアンテナによれば、基
体の内部及び表面の少なくとも一方に、一端が給電用端
子に接続された第１の導体と一端が接地用端子に接続さ
れた第２の導体とを近接して形成するため、第１の導体
から漏れ電流が発生し、その漏れ電流が第２の導体に流
れる。
【００５９】したがって、その漏れ電流により、第１の
導体と第２の導体とが、同時に共振するため、第１の導
体に給電するだけで、チップアンテナが複数の共振周波
数を有することとなり、チップアンテナの小型化、広帯
域化及び低消費電力化が可能となる。
【００６０】請求項２のチップアンテナによれば、第１
及び第２の導体の少なくとも１つの他端が接続される自
由端子が基体の表面に設けられるため、チップアンテナ
の第１及び第２の導体とチップアンテナが搭載される無
線機器のグランドとの間に発生する容量を大きくするこ
とができる。したがって、共振周波数の低周波化及び帯
域幅の広帯域化が可能となる。
【００６１】請求項３のチップアンテナによれば、第１
及び第２の導体が互いに平行をなすように形成されるた
め、第１及び第２の導体を大きく形成することができ、
それにともない、第１及び第２の導体の線路長を長くす
ることができる。
【００６２】したがって、第１及び第２の導体のインダ
クタンス値を大きくすることができるため、共振周波数
の低周波化及び帯域幅の広帯域化が可能となる。
【００６３】請求項４のチップアンテナによれば、第１
及び第２の導体を螺旋状に形成するため、第１導体の巻
回する間隔、及び第２導体の巻回する間隔を調整するこ
とにより第１及び第２の導体のインダクタンス値を容易
に調整することができる。したがって、共振周波数及び
帯域幅を容易に調整することが可能となる。
【００６４】請求項５のチップアンテナによれば、第１
及び第２の導体をミアンダ状に形成するため、基体の低
背化が可能となり、それにともないチップアンテナの低
背化も可能となる。
【００６５】請求項６の無線機器によれば、小型で広帯
域のチップアンテナを搭載するため、無線機器の小型化
及び広帯域化を実現することができる。
【００６６】また、利得の向上したチップアンテナを搭
載するため、無線機器の利得の向上が実現することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のチップアンテナに係る第１の実施例の
透視斜視図である。
【図２】図１のチップアンテナの分解斜視図である。
【図３】図１のチップアンテナの反射損失の周波数特性
を示す図である。
【図４】図１のチップアンテナの変形例を示す透視斜視
図である。
【図５】本発明のチップアンテナに係る第２の実施例の
透視斜視図である。
【図６】図５のチップアンテナの変形例を示す透視斜視
図である。
【図７】本発明のチップアンテナに係る第３の実施例の
透視斜視図である。
【図８】図７のチップアンテナの反射損失の周波数特性
を示す図である。
【図９】図７のチップアンテナの変形例を示す透視斜視
図である。
【図１０】図９のチップアンテナの反射損失の周波数特
性を示す図である。
【図１１】図１、図４、図５〜図７、図９に示すチップ
アンテナを搭載した携帯電話端末機の透視側面図であ
る。
【図１２】従来のチップアンテナを示す透視斜視図であ
る。
【図１３】図１２のチップアンテナの反射損失の周波数
特性を示す図である。
【符号の説明】
１０，１０ａ，２０，２０ａ，３０，３０ａ チッ
プアンテナ １１，１１ａ 基板 １２，１２ａ 給電用端子 １３，１３ａ 接地用端子 １４，１４ａ 第１の導体 １５，１５ａ 第２の導体 ２１ 自由端子 ４０ 携帯電話端末機（無線機器）
フロントページの続き (72)発明者 末定 剛 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 嵩谷 雄治郎 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Ｆターム(参考） 5J046 AA00 AA03 AB13 PA01 QA08 TA07 5J047 AA00 AA03 AB13 FD01

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セラミックスからなる基体と、該基体の
    内部及び表面の少なくとも一方に、互いに近接して形成
    された少なくとも２つの導体と、前記基体の表面に設け
    られ、前記導体に電圧を印加するための給電用端子と、
    前記基体の表面に設けられ接地用端子とを備え、 前記導体の１つが、一端が前記給電用端子に接続される
    第１の導体となり、前記導体の残りが、一端が前記接地
    用端子に接続される第２の導体となることを特徴とする
    チップアンテナ。
  2. 【請求項２】 前記第１及び第２の導体の少なくとも１
    つの他端が自由端子に接続され、該自由端子が表面に設
    けられることを特徴とする請求項１に記載のチップアン
    テナ。
  3. 【請求項３】 前記第１及び第２の導体が互いに平行を
    なすように形成されることを特徴とする請求項１あるい
    は請求項２に記載のチップアンテナ。
  4. 【請求項４】 前記第１及び第２の導体が、略螺旋状に
    巻回されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のい
    ずれかに記載のチップアンテナ。
  5. 【請求項５】 前記第１及び第２の導体が、略ミアンダ
    状に形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３
    のいずれかに記載のチップアンテナ。
  6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
    のチップアンテナを搭載したことを特徴とする無線機
    器。
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